二氧化氯小常识

二氧化氯小常识作者：道天转贴自“中国水处理二氧化氯专业网”二氧化氯因其强氧化性及其他一些优良性能，已在饮用水消毒，医疗器械消毒，纸浆漂白等领域得到广泛应用，而在工业废水处理上也显示了很强的优势，越来越受到重视。一、二氧化氯的性质二氧化氯是由汉费莱‐戴维先生于1811年发现到的。1843年时米隆用盐酸将氯酸钾酸化获得了一种黄绿色气体，并将这一气体吸收在碱性溶液里获得了亚氯酸盐(以及氯酸盐)，而米隆没有将这种气体作为二氧化氯识别。1811年鉴别出这种气体是二氧化氯和氯气的混合物。二氧化氯是一种绿色气体，比重是氯的2.4倍。二氧化氯在水中的溶解度是氯的5倍。二氧化氯是一种易于爆炸的气体。当空气中的二氧化氯浓度大于10%或水溶液浓度大于30%时都易于发生爆炸。工业上经常使用空气和惰性气体冲淡二氧化氯，使其浓度小于8%～10%。将其溶解于水时，二氧化氯的水溶液为6～8mg/L。二氧化氯溶液须置于阴凉处，严格密封，于避光的条件下才能稳定。二氧化氯在微酸化条件下可抑制它的歧化，从而加强其稳定性。当二氧化氯用于水消毒时，其投加量为0.1至1.3mg/L；用于除臭时，其投加量为0.6至1.3mg/L；二氧化氯如兼用于前处理，氧化有机物、铁及锰时，其投加量为1至1.5mg/L。二、二氧化氯的生产1、用氯酸钠制取二氧化氯1)将氯酸钠、氯化钠和硫酸加在反应器中，生成二氧化氯。2)电解氯酸钠和氯化钠生产二氧化氯2、用亚氯酸钠制取二氧化氯在给水处理中用于消毒时常用亚氯酸钠合成二氧化氯。1）由亚氯酸钠与氯气合成二氧化氯2)亚氯酸钠与酸（盐酸或硫酸）合成二氧化氯3)采用次氯酸钠酸化后与亚氯酸钠合成二氧化氯。次氯酸钠先酸化，生成次氯酸，生成的次氯酸与亚氯酸钠合成二氧化氯。三、二氧化氯的氧化作用1)二氧化氯对锰的氧化二氧化氯能够把二价锰氧化成四价锰，使之形成不容于水的二氧化锰(MnO2)通过氧化，二氧化氯对锰的去除率为69%～81%，而氯对锰的去除率仅为25%，一般二氧化氯的投加量为5.0mg/L。2)二氧化氯对铁的氧化二氧化氯同样也能够把二价的铁氧化成三价的铁，形成氢氧化铁沉淀，即：通过氧化，二氧化氯对铁的去除率为78%～95%，而氯对铁的去除率仅为50%左右，一般二氧化氯的投加量为2.0mg/L。3)二氧化氯对硫化物的氧化二氧化氯在pH值5～9的区间内，很快将硫化物(S2-)氧化成硫酸盐(SO42-)当二氧化氯的投加量为3.0mg/L时，硫的去除率为81%。4)二氧化氯对氰化物的氧化二氧化氯可以将氰化物氧化成二氧化碳和氮当氰化物的浓度为3.0mg/L，二氧化氯的投加量为5.0mg/L，其氰化物的去除率一般都大于85%。5)二氧化氯对苯酚的氧化二氧化氯对苯酚的氧化去除效果随着二氧化氯投加量的增加而提高(它对苯酚的去除率明显优于液氯)。当源水中苯酚浓度为2.0mg/L加5mg/L二氧化氯时，苯酚的去除率一般大于85%。传统的氯消毒随着液氯投加量的增加，氯代酚的量随之增加，而投加二氧化氯时，则基本上不形成氯代酚。6)二氧化氯对有机物的氧化二氧化氯对有机物的的氧化降解，与氯所不同的最大特点是，它不会生成有机氯代物。二氧化氯可以控制三卤甲烷(THM)的形成，减少总有机卤的生成。众所周知，三卤甲烷的前驱物质通常有以下3类：一类是天然大分子有机物，如腐植酸、灰黄霉酸等；另一类是小分子有机物，如酸类化合物、苯胺、苯醌、氨基酸等多种有机物；第三类是藻类及代谢产物。我们知道，黄腐酸是腐殖质的主要组成物质，腐殖质里黄腐酸(FA)的含量高达90%。通过研究和试验表明，二氧化氯与黄腐酸几乎不生成氯仿，而液氯与黄腐酸反应，则会生成大量氯仿。而且，氯仿的生成量随着液氯的投加量和水中腐殖质含量的增加而增加。间苯二酚是黄腐酸中最多、最基本的部分，一般用它代表黄腐酸来说明二氧化氯和氯的作用机理。以上反应的最后结果是有机酸、水和二氧化碳，通过反应，二氧化氯则被还原成氯离子。由此可见，二氧化氯与黄腐酸等有机物的反应是以氧化还原反应为主，没有氯代物生成。由此可见，液氯与水中黄腐酸等有机物发生反应是以亲电取代反应为主，反就结果生成大量的氯仿和有机氯代物等有害物质。因此，二氧化氯对酚类化合物都有比较好的去除效果。例如当二氧化氯的投量为5.0mg/L时，它对间苯二酚、简苯三酚的去除率都在90%以上；而当氯的投加量和二氧化氯相同时，它的去除率只有60%左右。二氧化氯对间甲酚的去除率为50%以上；而氯对它的去除率只有30%左右。因为二氧化氯与酚类化合物的反应是“氧化还原反应”，所以不会形成氯代酚；而氯与酚类化合物所产生的是“取代反应”，所以会形成氯代酚。7)二氧化氯除色二氧化氯具有较强的氧化作用，所以，有较好的脱色作用。例如江南太湖系某河流，在初春其原水色度为17度，而传统的水处理工艺，即反应、沉淀、过滤、液氯消毒只能脱色4度，即达到14度，而当投加二氧化氯时，则色度有显著降低，如当预投加二氧化氯0.5mg/L时，色度可降低至11度；当预投加二氧化氯1.0mg/L，色度可降低至10度；当预投加二氧化氯1.5mg/L(或大于1.5mg/L)时，色度可降低至9度，也即传统的水处理工艺，其脱色效率只能达到23.5%，而二氧化氯对低色度的原水，其脱色效率可以达到47.0%四、二氧化氯杀灭病菌和病毒的作用二氧化氯是一种广谱型的消毒剂，它对水中的病原微生物，包括病毒、芽子包、配水管网中的异养菌、硫酸盐、还原菌及真菌等均有很高的杀灭作用。二氧化氯能在pH值很宽的范围内杀灭大肠杆菌，其杀灭效果与温度T有关，是温度（1/T）的函数，这一优点弥补了因温度升高而使二氧化氯在水中溶解度降低的缺点。二氧化氯在水中的扩散速度较氯快，所以在低浓度时较氯更为有效。二氧化氯对孢子的杀灭作用比氯强，对水中的放线菌、野生菌种、孢子体进行氯与二氧化氯的对比试验结果是：氯(Cl2)：logNt(%)=logNo(%)4.08×10-3×C1.33(min)二氧化氯(ClO2)：logNt(%)=logNo(%)-10-2×C0.48×t(min)式中：Nt—为温度t时，孢子的成活率。二氧化氯杀灭病毒的作用比臭氧(O3)和氯有效。在洪水期间，二氧化氯对水中柯萨奇(肠道)病菌、人类肠道病毒、疱疹病毒、新城病毒、噬菌体、牛痘病毒、脊髓灰质炎病毒等众多病毒，均有很好的杀灭效果。如果使用剂量为0.02mg/L的二氧化氯，可在几分钟内将水中病毒杆菌杀灭，比氯要有效的多。低剂量的二氧化氯还具有很强的杀蠕虫效果，如果使用二氧化氯0.5mg/L，便可将微生物甲壳类中的水生二节虱类杀灭，而用氯杀灭则需6.0～7.0mg/L。氧化氯对水处理系统中的沉淀、澄清、过滤设备以及配水管网中的藻类异养菌、铁细菌、硫酸盐及还原菌等，都有较好的去除杀灭效果，投加二氧化氯将有利于水处理设施的运行和维护。Akin和Hoff等人对臭氧、二氧化氯、氯及氯胺4种消毒剂进行比较，消毒效率：臭氧二氧化氯氯氯胺；稳定性：氯胺二氧化氯氯臭氧。综合以上两方面的因素以及我国的实际情况来看，二氧化氯消毒具有比较好的效果和广阔的前途。五、二氧化氯的不利影响二氧化氯在碱性条件下，会发生歧化反应(但是在一般水处理消毒过程中不会产生)。反应式如下：上述反应所产生的氯酸盐(ClO3-)和亚氯酸盐(ClO2-)都会产生某些毒性问题。这两种化合物都会在动物体内产生过氧化氢，把血红朊氧化成没有颜色的正铁血红朊，造成溶血性的贫血。当然这些危害只有当氯酸盐和亚氯酸盐在动物体内大量积累，才会产生，一般使用二氧化氯作为消毒剂的情况下，不太会产生。总之，二氧化氯作为消毒剂替代氯，有很多有利的方面，但对它所生成的各种副产物的毒理作用也必须给与充分的注意，并作深入的研究。